(57)【要約】【課題】構造が簡単で、製造コスト低減が可能で、高粘度流体の吸入吐出の際にも良好な効率の実現が可能なベーンポンプを提供する。【解決手段】本体２ａ及び蓋２ｂからなるケーシング内に、回転中心Ｃ１の周りで回転可能なロータ８が配置される。ベーン９の内方端部はロータ回転中心Ｃ１と平行な回動中心の周りで回動可能なようにピン８２及びピン支持部８１によりロータ８に取り付けられる。ベーン９の側端部に突出部９２が設けられ、それに対応してケーシングの側板部の内面にケーシングの円筒形状部からなるカムリングの内周面の断面形状に対応する円環形状を持つ環状溝２１が形成される。環状溝２１にベーン突出部９２が係合される。隣接する２つのベーン９とロータ８の外周面とカムリング内周面とケーシング側板部の内面とにより隔室が形成され、ロータ回転により流体を隔室内に収容して吸入口１２から吐出口１４へと移送する。【選択図】図１
2007291943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の側板の間にこれらを横切る方向の回転中心の周りに回転可能なようにロータが配置されており、前記ロータの径方向外方にカムリングが設けられており、該カムリングは吸入口と吐出口とに接続されており、前記ロータと前記カムリングとの間にロータ回転方向に沿って複数のベーンが配置されており、互いに隣接する２つの前記ベーンと前記ロータの外周面と前記カムリングの内周面と前記第１及び第２の側板の内面とにより隔室が形成され、流体を前記隔室内に収容して前記吸入口から吐出口へと移送するベーンポンプであって、
前記ベーンのそれぞれは、前記第１及び第２の側板の内面とそれぞれ当接する第１及び第２の側端部と前記ロータの外周面に当接する内方端部と前記カムリングの内周面に当接する外方端部とを備えており、前記内方端部が前記回転中心と平行な回動中心の周りで回動可能なように前記ロータに取り付けられており、前記第１及び第２の側端部のうちの少なくとも一方には前記回転中心の方向に突出する突出部が設けられており、
前記突出部の設けられた前記第１及び第２の側端部のうちの少なくとも一方に対応する前記第１及び第２の側板のうちの少なくとも一方の内面には前記カムリングの内周面の断面形状に対応する環形状を持つ環状溝が形成されており、該環状溝に前記ベーンの突出部が係合していることを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
前記ベーンの内方端部は前記回動中心を中心とする円筒形状の内方端面を有しており、前記ベーンの前記ロータに対する回動の際に前記円筒形状内方端面が前記ロータの外周面への当接を維持することを特徴とする、請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項３】
前記突出部は断面円形状をなしており、前記ベーンの外方端部は前記突出部に連なる円筒形状の外方端面を有しており、前記ロータの回転に伴い前記突出部が前記環状溝に沿って移動する際に前記円筒形状外方端面が前記カムリングの内周面への当接を維持することを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載のベーンポンプ。
【請求項４】
前記複数のベーンは前記ロータ回転方向に関して均等に配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のベーンポンプ。
【請求項５】
前記カムリングの内周面は円筒形状であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のベーンポンプ。
【請求項６】
前記ロータの回転に伴い、前記隔室は、前記吸入口と連通し且つ前記吐出口と連通しない状態から前記吸入口及び吐出口の双方と連通しない状態を経て前記吸入口と連通せず且つ前記吐出口と連通する状態へと移行し、この状態から前記吸入口及び吐出口の双方と連通しない状態を経て前記吸入口と連通し且つ前記吐出口と連通しない状態へと移行することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベーンポンプに関するものであり、とくに吸入吐出される流体の粘度が高い場合であっても高い効率での動作が可能なベーンポンプに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベーンポンプとしては、２つの側板の間にこれらと直交する回転軸の周りに回転可能にロータを取付け、該ロータの外周面にロータ回転方向（周方向）に沿って配列された複数の放射方向且つ軸方向の溝を形成し、各溝内にベーンを収容し、上記ロータに対しその径方向外方においてベーンの外側端縁と接触する内周面を持つカムリングを設けたものが用いられている。ここでは、上記ロータを回転させることにより、互いに隣接する２つのベーンとロータ外周面及びカムリング内周面（内周カム面）と２つの側板との間で形成される隔室内に流体を取り込む。かくして、ロータ回転に伴い、各隔室内に吸入口を介して流体を吸入して搬送し、吐出口を介して流体を吐出させる。
【０００３】
この様なベーンポンプにおいては、ベーンはロータ回転に伴う遠心力により内周カム面に対し付勢される。しかし、ロータ回転が停止した状態では、ベーンを内周カム面に対し付勢する力は作用しないので、ベーンの外側端縁は内周カム面から離れる。このため、ロータ回転を開始した直後においては流体の漏れが生じ、良好なポンプ作用ができる様になるまでに時間がかかるという問題点があった。これは、ロータ回転を完全に停止した場合のみでなく、ロータ回転速度が低い場合にも生ずる問題である。また、吸入吐出される流体の粘度が高い場合には、ロータ回転速度が高い場合であっても、ベーンをロータ回転に伴う遠心力により内周カム面の方へと移動させる速度が低下するので、ベーンと内周カム面との当接状態が維持できず流体の漏れが生じてポンプ効率が低下することがある。
【０００４】
このような問題点を解決するものとして特開平８−２１９０３２号公報（特許文献１）に提案されているベーンポンプにおいては、次のような構成が採用されている。
【０００５】
すなわち、ケーシング内に駆動回転軸が挿入されており、上記ケーシング内において上記駆動回転軸に該駆動回転軸の方向の中空筒状部を有するロータが取付けられており、該ロータの中空筒状部には上記駆動回転軸の周方向に沿って配列された複数の径方向且つ軸方向のスリットが形成されており、該スリットのそれぞれにはベーンが径方向に摺動可能な様に介入されている。ここで、上記ロータ中空筒状部の径方向内方には外周カム面をもつ第１カム部材が配置されており、上記ロータ中空筒状部の径方向外方には内周カム面をもつ第２カム部材が配置されている。上記ベーンのそれぞれは、内側端縁が上記第１カム部材の外周カム面と当接可能であり、外側端縁が上記第２カム部材の内周カム面と当接可能である。上記ロータの外周面と上記第２カム部材の内周面とは上記回転軸の周方向に関し特定の位置で接触している。この特定の周方向位置と反対側の周方向位置を通って流体流路が形成されており、該流体流路は上記ロータの外周面と上記第２カム部材の内周面と上記ケーシングの側面とにより形成されている。上記第１カム部材の外周カム面と上記第２カム部材の内周カム面とは対応する形状を有する。
【特許文献１】特開平８−２１９０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかるに、以上のような特許文献１に記載されているベーンポンプでは、２つのカム面すなわち内周カム面と外周カム面とを互いに対応した形状に正確に形成しなければならないのでカム面製作にコストがかさみ、更にロータ中空筒状部の径方向内方及び径方向外方の双方にカム部材を要するので構造が複雑であるという難点があった。
【０００７】
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みて、構造が簡単で、製造コスト低減が可能で、しかも高粘度流体の吸入吐出の際にも良好な効率の実現が可能なベーンポンプを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
第１及び第２の側板の間にこれらを横切る方向の回転中心の周りに回転可能なようにロータが配置されており、前記ロータの径方向外方にカムリングが設けられており、該カムリングは吸入口と吐出口とに接続されており、前記ロータと前記カムリングとの間にロータ回転方向に沿って複数のベーンが配置されており、互いに隣接する２つの前記ベーンと前記ロータの外周面と前記カムリングの内周面と前記第１及び第２の側板の内面とにより隔室が形成され、流体を前記隔室内に収容して前記吸入口から吐出口へと移送するベーンポンプであって、
前記ベーンのそれぞれは、前記第１及び第２の側板の内面とそれぞれ当接する第１及び第２の側端部と前記ロータの外周面に当接する内方端部と前記カムリングの内周面に当接する外方端部とを備えており、前記内方端部が前記回転中心と平行な回動中心の周りで回動可能なように前記ロータに取り付けられており、前記第１及び第２の側端部のうちの少なくとも一方には前記回転中心の方向に突出する突出部が設けられており、
前記突出部の設けられた前記第１及び第２の側端部のうちの少なくとも一方に対応する前記第１及び第２の側板のうちの少なくとも一方の内面には前記カムリングの内周面の断面形状に対応する環形状を持つ環状溝が形成されており、該環状溝に前記ベーンの突出部が係合していることを特徴とするベーンポンプ、
が提供される。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記ベーンの内方端部は前記回動中心を中心とする円筒形状の内方端面を有しており、前記ベーンの前記ロータに対する回動の際に前記円筒形状内方端面が前記ロータの外周面への当接を維持する。本発明の一態様においては、前記突出部は断面円形状をなしており、前記ベーンの外方端部は前記突出部に連なる円筒形状の外方端面を有しており、前記ロータの回転に伴い前記突出部が前記環状溝に沿って移動する際に前記円筒形状外方端面が前記カムリングの内周面への当接を維持する。
【００１０】
本発明の一態様においては、前記複数のベーンは前記ロータ回転方向に関して均等に配置されている。本発明の一態様においては、前記カムリングの内周面は円筒形状である。
【００１１】
本発明の一態様においては、前記ロータの回転に伴い、前記隔室は、前記吸入口と連通し且つ前記吐出口と連通しない状態から前記吸入口及び吐出口の双方と連通しない状態を経て前記吸入口と連通せず且つ前記吐出口と連通する状態へと移行し、この状態から前記吸入口及び吐出口の双方と連通しない状態を経て前記吸入口と連通し且つ前記吐出口と連通しない状態へと移行する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のベーンポンプによれば、ベーンの内方端部をロータ回転中心と平行な回動中心の周りで回動可能なようにロータに取り付け、ベーンの側端部に突出部を設け、該突出部に対応して側板の内面にカムリングの内周面の断面形状に対応する環形状を持つ環状溝を形成し、該環状溝にベーン突出部を係合させているので、構造が簡単で、製造コスト低減が可能で、しかも高粘度流体の吸入吐出の際にも良好な効率の実現が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図３は本発明によるベーンポンプの一実施形態を示す斜視図であり、図１はその分解斜視図であり、図２は本実施形態のベーンポンプのケーシング蓋を示す斜視図である。図４は本実施形態のベーンポンプの断面図である。
【００１５】
本実施形態のベーンポンプにおいては、大略円筒形状のケーシング２内に大略円筒形状のロータ８が配置されている。ケーシング２は、ケーシング本体２ａにビス止めによりケーシング蓋２ｂを取り付けたものである。ケーシング２に本体２ａの側から駆動回転軸６が挿入されている。駆動回転軸６は、ケーシングの本体部２ａ及び蓋２ｂにより、それぞれベアリング４ａ，４ｂを介して、回転中心Ｃ１の周りに回転可能となるように、支持されている。駆動回転軸６には、キー５を介してロータ８がキー結合されている。尚、駆動回転軸６は、ケーシング２外において、不図示の回転駆動手段例えば電動モータに接続されている。
【００１６】
ロータ８の円筒形状外周面は回転中心Ｃ１に関して回転対称であり、ケーシング２の円筒形状内周面は対称中心Ｃ２に関して回転対称である。対称中心Ｃ２は、回転中心１と平行で且つ該回転中心Ｃ１から隔てられて位置する。ケーシング本体２ａの回転中心Ｃ１と直交する側板部が本発明の第１の側板を構成し、回転中心Ｃ１と直交する板状のケーシング蓋２ｂが本発明の第２の側板を構成する。ケーシング本体２ａの円筒形状部が本発明のカムリングを構成する。
【００１７】
図１、図３及び図４に示されているように、ケーシング本体２ａには、回転中心Ｃ１及び対称中心Ｃ２の双方を通る面に関して互いに反対側となる位置において、それぞれ吸入口１２及び吐出口１４が接続されている。
【００１８】
以下の説明において、駆動回転軸６の方向即ち回転中心Ｃ１の方向またはそれと平行な方向を軸方向と称し、この軸方向を中心とする周回方向を周方向と称し、軸方向を中心とし該軸方向と直交する方向を径方向と称する。
【００１９】
即ち、ロータ８は、ケーシング本体２ａの側板部とケーシング蓋２ｂとの間にこれらを垂直に横切る方向の回転中心Ｃ１の周りに回転可能なように配置されている。ロータ８の径方向外方にカムリング（ケーシング本体２ａの円筒形状部）が設けられており、該カムリングは吸入口１２と吐出口１４とに接続されている。
【００２０】
ロータ８とカムリングとの間にロータ回転方向即ち周方向に沿って複数（本実施形態では４個）のベーン９が配置されている。このベーン配置は、以下のようにしてなされている。
【００２１】
ロータ８の軸方向に関する一方の端部において、ロータ外周面から径方向に突出する４つのピン支持部８１が周方向に均等に設けられている。同様に、ロータ８の軸方向に関する他方の端部において、ロータ外周面から径方向に突出する４つのピン支持部８１が周方向に均等に設けられている。これら一方の端部のピン支持部８１と他方の端部のピン支持部８１とは、対応する周方向位置に配置されている。
【００２２】
ベーン９の内方端部には、軸方向に関する両端において軸方向に同軸に雌ねじ９１が形成されている。そして、この雌ねじ９１に対してピン８２の軸方向に関する一部分に形成された雄ねじを軸方向に関し両側から適合させ、その際に該ピン８１の軸方向に関する他の部分を上記ピン支持部８１に形成されたピン保持孔に適合させる。このピン８２とピン保持孔との適合は、軸方向の周りでの相対回動が可能なようになされる。かくして、各ベーン９は、内方端部が回転中心Ｃ１と平行な回動中心の周りで回動可能なように、対応する１対のピン支持部８１によりロータ８に取り付けられている。
【００２３】
ベーン９の内方端部は、上記回動中心を中心とする円筒形状の内方端面を有しているのが好ましい。これにより、ベーン９のロータ８に対する回動の際に、円筒形状内方端面がロータ外周面への当接を維持する。
【００２４】
一方、ベーン９には、両側端部即ち軸方向に関する双方の端部において、軸方向に突出する突出部９２が形成されている。この突出部９２は、軸方向に関する一方の端部のみに設けられていてもよい。
【００２５】
図示されているように、ケーシング本体２ａの側板部に対応する突出部９２が存在する場合には、ケーシング本体２ａの側板部の内面に、カムリングの内周面（ケーシング本体２ａの円筒形状部の内周面）の軸方向と直交する断面の形状（本実施形態では円環形状）に対応する環形状を持つ環状溝２１が形成されている。そして、該環状溝２１にベーン突出部９２が係合している。この係合は、ベーン突出部９２が環状溝２１に沿って移動可能で且つ軸方向の周りで相対回動可能なようにしてなされている。また、環状溝２１の径方向内方には、ベーン９の軸方向に関する第１の側端部と当接する領域２２が形成されている。
【００２６】
同様に、図示されているように、ケーシング蓋２ｂに対応する突出部９２が存在する場合には、ケーシング蓋２ｂの内面に、上記ベーン突出部９２と係合する環状溝が形成されている。即ち、図２に示されているように、ケーシング蓋２ｂの軸方向と直交する内面において、外周領域２３には、ケーシング本体２ａに接合される領域２３１の内側に該接合領域２３１に連なる環状の領域２３２が配置されている。この環状領域２３２の径方向内方には、軸方向に隆起した隆起領域２４が形成されている。従って、ケーシングの蓋２ｂを本体２ａに接合すると、上記環状領域２３２に対応して、上記環状溝２１と同様な環状溝が形成される。隆起領域２４は、ベーン９の軸方向に関する第２の側端部と当接する領域である。尚、図２において、符号２５は、上記ベアリング４ｂを支持する凹部を示す。
【００２７】
突出部９２は軸方向と直交する断面の形状が円形状であるのが好ましく、ベーン９の外方端部は突出部９２に連なる円筒形状の外方端面を有しているのが好ましい。これにより、ロータ回転に伴い突出部９２が環状溝２１に沿って移動する際に、円筒形状外方端面がカムリングの内周面（ケーシング本体２ａの円筒形状部の内周面）への当接を維持する。
【００２８】
尚、突出部９２は、ベーン９に対して固定された内側部材と該内側部材に対して軸方向の周りで回動可能な外側部材（ベアリング）とからなるものであってもよい。この場合、外側部材は、環状溝２１に対して回動することなく相対移動のみを行うことができるので、外形が円筒形状である必要はない。内側部材は、外側部材ひいては環状溝２１に対する軸方向の周りでの相対回動を行う。
【００２９】
以上のように、互いに隣接する２つのベーン９とロータ８の外周面とカムリングの内周面（ケーシング本体２ａの円筒形状部の内周面）と第１及び第２の側板（ケーシング本体２ａの側板部及び板状ケーシング蓋２ｂ）の内面とにより隔室が形成され、流体を吸入し隔室内に収容して吸入口１２から吐出口１４へと移送し吐出させるポンプ動作がなされる。
【００３０】
以下、本実施形態のベーンポンプの動作を説明する。
【００３１】
不図示の回転駆動手段例えば電動モータにより、駆動回転軸６を回転中心Ｃ１の周りに（図４において時計回りに）回転させると、ベーン９は、回転中心Ｃ１の周りで回転し、その際、内方端部がピン８２を中心としてロータ８に対して相対的に回動する。この回動の角度範囲は突出部９２と環状溝２１との係合により制限される。この回動に際して、ベーン９の内方端部とロータ８の外周面との当接は維持され、更に、ベーン９の外方端部とカムリングの内周面（ケーシング本体２ａの円筒形状部の内周面）との当接は維持される。
【００３２】
図４に示されているように、回転中心Ｃ１に関するロータ８の回転角度（位相）に応じて各ベーン９の配置が決まり、これにより隣接する２つのベーン９の間で形成される各隔室の容積が決まる。
【００３３】
ロータ８の回転に伴い、隔室は、吸入口１２と連通し且つ吐出口１４と連通しない状態から、吸入口１２及び吐出口１４の双方と連通しない状態を経て、吸入口１２と連通せず且つ吐出口１４と連通する状態へと移行する。更に、この吸入口１２と連通せず且つ吐出口１４と連通する状態から、吸入口１２及び吐出口１４の双方と連通しない状態を経て、吸入口１２と連通し且つ吐出口１４と連通しない状態へと移行する。
【００３４】
図５及び図６は、互いに異なるロータ回転角度の状態を示す。これらの図に示されているように、隔室は、吸入口１２及び吐出口１４との連通を断たれる状態が、吸入口から吐出口へと至る過程及び吐出口から吸入口へと至る過程の双方につき存在する。但し、この連通遮断状態はできるだけ短いことが、動作効率向上の観点から好ましい。
【００３５】
以上のように、本実施形態においては、各ベーン９の内方端部及び外方端部がそれぞれロータ外周面及びカムリング内周面に当接せしめられる。この当接は、ロータ８の回転が停止した状態であっても、ロータ回転速度が低い場合であっても、更に吸入吐出される流体の粘度が高い場合であっても、常に維持される。
【００３６】
以上のように、本実施形態のベーンポンプでは、新規な機構を用いて、ベーン９をカムリングに対して強制的に移動させ且つロータに対して強制的に回動させており、構造が簡単であり、製造コスト低減が可能である。しかも、ロータ８の回転速度の如何や流体の粘度の如何に関わらず、流体漏れが少なく、良好なポンプ効率の実現が可能となる。
【００３７】
尚、以上の実施形態において、ロータ８の回転を逆向きにすることで、流体を吐出口１４から吸入口１２の方へと移送する（即ち吐出口及び吸入口の役割を逆にする）ことができる。このように、本実施形態では、回転駆動手段例えば電動モータにより駆動回転軸６を回転中心Ｃ１の周りに正逆双方の向きに回転できるようにしておくことで、ロータ８の回転を適宜反転し吐出口及び吸入口の役割を適宜反転して作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明によるベーンポンプの一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１のベーンポンプのケーシング蓋を示す斜視図である。
【図３】図１のベーンポンプの斜視図である。
【図４】図１のベーンポンプの断面図である。
【図５】図１のベーンポンプの動作説明図である。
【図６】図１のベーンポンプの動作説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
２  ケーシング
２ａ  ケーシング本体
２ｂ  ケーシング蓋
４ａ，４ｂ  ベアリング
５  キー
６  駆動回転軸
８  ロータ
８１  ピン支持部
８２  ピン
９  ベーン
９１  雌ねじ
９２  突出部
１２  吸入口
１４  吐出口
２１  環状溝
２２  当接領域
２３  外周領域
２３１  接合領域
２３２  環状領域
２４  隆起領域
２５  ベアリング支持凹部
Ｃ１  回転中心
Ｃ２  対称中心
【図１】
2007291943.tif 000003
【図２】
2007291943.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007291943.tif 000008